JP2014173154A - プラグ焼入れ装置及びプラグ焼入れ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼入れ位置における芯金の交換時間を短縮することができるプラグ焼入れ装置及びプラグ焼入れ方法を提供する。
【解決手段】環状の被処理体Ｗの内径を拘束した状態で焼入れ処理するプラグ焼入れ装置１００において、被処理体Ｗが収容される複数の焼入れユニット１１０と、各焼入れユニット１１０に収容される被処理体Ｗを焼入れ処理する焼入れ部１５０と、各焼入れユニット１１０を互いに独立して焼入れ部１５０に移動させる焼入れユニット移動手段１４０とを備え、各焼入れユニット１１０に被処理体Ｗの内側に挿入される芯金１１６を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状の被処理体を焼入れ処理するプラグ焼入れ装置及びプラグ焼入れ方法に関する。

一般に、自動車部品や機械部品等の硬度を高めるためには焼入れ処理が行われる。焼入れ処理を行う焼入れ装置には様々なものがあるが、例えばギア部品のような環状の機械部品等（以下、「被処理体」という）を焼入れ処理する場合には、プラグ焼入れ装置が用いられる場合がある。

従来のプラグ焼入れ装置の例としては、特許文献１，２に開示されたものがある。特許文献１には、高周波誘導加熱炉、プラグ焼入れ炉および焼きなまし炉の順に配列された各炉に、これら各炉の側面側に配置された搬送手段により被処理品を順次搬送して連続的に行う各処理を高周波プラグ焼入れ装置が開示されている。特許文献１に開示された焼入れ装置においては、被処理品の自動取り除き機構を備えるが、焼入れプラグ（芯金）は焼入れ装置に組み込まれており固定された状態である。

特許文献２には、被処理品を搬送しながら高周波誘導加熱、プラグ焼入れ、及び焼なましの各処理を順に行う高周波プラグ焼入れ装置において、搬送軸を被処理品の搬送位置より上記各処理位置を経て搬出位置に亘って設け、左右一対の支持具からなる開閉自在な複数の挟持部材を上記搬送軸に所定の間隔で取り付け、そして上記搬送軸を往復動せしめ、また上記挟持部材を開閉せしめる駆動装置を備えてなる高周波プラグ焼入れ装置が開示されている。

さらには被処理品のサイズは様々であり、異なる外形（内径）の被処理品を１つのプラグ（芯金）で対応するために、被処理品を挟持する挟持部材の支持具の形状を所定の形状とし、また搬送軸の一端側において搬送軸の往復動範囲を決定する段付き位置決めロッドを設けることにより、プラグ焼入れ装置のプラグの中心位置と被処理品の中心とを精密に一致させ、その後プラグで拘束して焼入れする装置が開示されている。被処理品の形状の違いについては、プラグの開度を変えることにより、異なる寸法の被処理品の内径を拘束し、焼入れ処理するものである。

特開平１−１８４２２０号公報 特開昭６３−２３５４２６号公報

プラグ焼入れ装置は、焼入れ処理における被処理体の寸法変化を防ぐことを目的とした装置である。そのプラグ焼入れ装置による焼入れ処理は、円筒状の芯金を被処理体の内側に挿入し、被処理体の内径を拘束した状態で行われる。しかし、前述の通り多種多様の形状・寸法の被処理体を焼入れ処理する場合は、被処理体の内径は、一律に決まるものではない。

特許文献１、２では、多種多様な形状の被処理体について、１つの芯金で対処する技術であるが、近年、被処理体により均質な焼入れを施す要求があり、汎用の１つの芯金で焼入れする手法には限界がある。

このため、１つの芯金を内径の異なる複数の被処理体に使用せずに、焼入れ処理する際には、被処理体の形状や材質などに応じて各被処理体の内径にそれぞれ対応した均質に冷却可能な構造の複数の芯金を準備しておく必要がある。このとき特許文献１、２のプラグ焼入れ装置において、各被処理体に対応した芯金に短時間で交換するのは非常に困難である。
また、仮に被処理体に対応していない内径の異なる芯金に誤って交換すると、焼入れ後に被処理体と芯金が焼き嵌めされた状態となり、被処理体から芯金が外れなくなる恐れもある。

また、特許文献１、２の方法で異なる種類の被処理体を処理すると、焼入れ前の工程にかかる時間や焼入れ時間が被処理体ごとに異なる場合があり、連続的な処理が困難になるとともに、焼入れ品質のばらつきが発生するおそれがある。

本発明の目的は、上記問題点を解決するため、焼入れ位置における芯金の交換時間を短縮することができるプラグ焼入れ装置及びプラグ焼入れ方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、環状の被処理体の内径を芯金で拘束した状態で焼入れ処理するプラグ焼入れ装置であって、前記被処理体が収容される複数の焼入れユニットと、前記焼入れユニットに収容される前記被処理体を焼入れ処理する焼入れ部と、各焼入れユニットを前記焼入れ部に移動させる機能を有する焼入れユニット移動手段とを備え、各焼入れユニットには、前記被処理体の内側に挿入される芯金が設けられていることを特徴とするプラグ焼入れ装置が提供される。

各焼入れユニットを収容するストック部を備え、前記焼入れユニット移動手段が、各焼入れユニットを前記ストック部から前記焼入れ部に移動させる機能を有していることが好ましい。また、前記焼入れユニットを予熱する予熱部を備え、前記焼入れユニット移動手段が、さらに各焼入れユニットを前記予熱部に移動させる機能を有していることが好ましい。

各焼入れユニットを収容するストック部と、各焼入れユニットを予熱する予熱部とを備え、前記焼入れユニット移動手段が、各焼入れユニットを前記ストック部から前記予熱部に移動させる機能と、前記予熱部から前記焼入れ部に移動させる機能とを有していることが好ましい。

各焼入れユニットに設けられた芯金は、他の焼入れユニットの芯金が対応可能な被処理体とは異なる被処理体の寸法に対応した形状を有していても良い。

各焼入れユニットを収容するストック部と、各焼入れユニットを予熱する予熱部とを備え、前記焼入れユニット移動手段は、各焼入れユニットに搬送される前記被処理体の寸法に応じ、前記ストック部に収容された前記複数の焼入れユニットから、前記被処理体の寸法に対応した形状の芯金が設けられた焼入れユニットを選択し、前記予熱部又は前記焼入れ部に移動させる機能を備えていることが好ましい。

前記焼入れユニットは、開口部を有し、前記焼入れ部に前記開口部を覆うユニットカバーが設けられていても良い。

また、前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する搬送装置を備えていても良い。前記搬送装置は、前記被処理体を搬送する際に前記被処理体の寸法を測定可能に構成されていることが好ましい。また、前記搬送装置は、浸炭炉により浸炭処理された前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送することとしても良い。

また、本発明によれば、環状の被処理体を焼入れ処理するプラグ焼入れ方法であって、複数の焼入れユニットから焼入れユニットを選択し、該焼入れユニットに収容される被処理体を焼入れ処理する焼入れ部に移動させ、前記被処理体を該焼入れユニットに収容した後、該焼入れユニットに設けられた芯金で前記被処理体を固定して、該焼入れユニット内で前記被処理体を焼入れ処理することを特徴とするプラグ焼入れ方法も提供される。

各焼入れユニットを、該焼入れユニットが収容されるストック部から前記焼入れ部に移動させることが好ましい。また、前記焼入れユニットを前記焼入れ部に移動させる前に、前記焼入れユニットを、該焼入れユニットを予熱する予熱部に移動させることが好ましい。

前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する際に、前記被処理体の寸法を測定し、その寸法情報に基づいて前記被処理体を前記焼入れユニットに収容するか否か判断しても良い。また、前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する際に、前記被処理体の寸法情報に基づいて、前記複数の焼入れユニットから、前記被処理体の寸法に対応した芯金が設けられた焼入れユニットを選択し、該焼入れユニットに前記被処理体を収容することが好ましい。

前記焼入れユニットに開口部が形成され、前記焼入れユニットと、前記焼入れ部に設けられ、前記開口部を覆うユニットカバーとにより焼入れ室を形成しても良い。また、上記プラグ焼入れ装置を用いて、前記被処理体を焼入れ処理しても良い。

本発明によれば、焼入れ部における芯金の交換にかかる準備時間を短縮することができる。また、内径の異なる被処理体を連続して処理する場合であっても、生産性を落とすことなく、焼入れ処理を行うことができる。

本発明の実施形態に係る浸炭処理設備を示す概略平面図である。 図１中のＡ方向から見た図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置を示す図（図１の右側面図）である。 図１中のＢ−Ｂ断面視における焼入れ処理の各工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る焼入れ装置の動作を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を浸炭処理設備１に基づいて説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示す通り、浸炭処理設備１は、材料供給部１０、測定部２０、浸炭炉３０、プラグ焼入れ装置１００を備えている。また、図示しない設備として、プラグ焼入れ処理を施した後に、被処理体を洗浄する洗浄機、焼き戻し炉などを備えてもよい。各構成部の間には、搬送路等が設けられ、図１中の矢印方向に向かって、環状の被処理体Ｗが搬送される。なお、環状の被処理体Ｗとは、例えば機械部品のギア等である。

測定部２０には、環状の被処理体Ｗの内径、外径及び厚さを測定する測定装置（不図示）が設けられている。浸炭炉３０の入側と出側には、それぞれ搬入台２と搬出台３が設けられており、搬入台２に載置された被処理体Ｗは、浸炭炉内に搬入される。測定部２０と搬入台２との間には、Ｌ字型の搬送路４が設けられており、搬送路４の側方にはプッシャー５が設けられている。なお、プッシャー５の駆動機構は、例えばエアシリンダーや電動シリンダーである。

浸炭炉３０の搬出台３とプラグ焼入れ装置１００との間には、被処理体Ｗを焼入れ後、後工程の洗浄機まで搬送する搬送路６が設けられている。この搬送路６の上流端付近には、被処理体Ｗをプラグ焼入れ装置１００に搬送する搬送装置７が設けられている。図２に示す通り、搬送装置７には、多関節の搬送アーム８が設けられ、搬送アーム８の先端には、被処理体Ｗを把持可能な形状（例えば、４本爪形状）を有する把持部９が設けられている。把持部９は、被処理体Ｗを把持した際に被処理体の外径を測定可能に構成されている。

図１，図２に示す通り、プラグ焼入れ装置１００は、複数の焼入れユニット１１０、ユニット収容棚１３０（ストック部）、ユニット搬送装置１４０、焼入れステーション１５０（焼入れ部）、予熱ステーション１５１（予熱部）、ユニットカバー１６０及び焼入れ油タンク１８０を備えている。焼入れステーション１５０と予熱ステーション１５１は、焼入れユニット１１０を１つずつ収容できる空間を有している。

図１，図２に示す通り、焼入れユニット１１０は、上端面にフランジが形成された直方体の箱型形状のユニット容器１１１を有し、ユニット容器１１１の内側には、２つの円筒容器１１２がユニット容器１１１の長手方向に沿って設けられている。図４（ａ）に示す通り、円筒容器１１２は、ユニット容器１１１の底面を境界として、上部円筒容器１１３と下部円筒容器１１４に分かれている。また、図３に示す通り、焼入れユニット１１０の下部円筒容器１１４の下部には、直方体形状の平板１１５が設けられている。平板１１５は、２つの下部円筒容器１１４が平板１１５を貫通するような形状となっている。

図４（ａ）に示す通り、下部円筒容器１１４には、被処理体Ｗの内径に対応する芯金１１６が収納されている。下部円筒容器１１４の底面中央部には、焼入れステーション１５０の下方に設けられた芯金昇降シリンダー１５２が通過可能な孔（不図示）が設けられており、芯金昇降シリンダー１５２は、芯金１１６の下端部に接続されている。

上部円筒容器１１３の底面中央部には、昇降する芯金１１６が通過可能な孔（不図示）が設けられている。図４（ｂ）に示す通り、芯金昇降シリンダー１５２を昇降させて被処理体Ｗの内側に芯金１１６を挿入することにより、上部円筒容器１１３内に載置された被処理体Ｗの内径（内周部）を拘束する。芯金１１６には、焼入れ油が通過可能な複数の孔（不図示）が形成されている。なお、芯金昇降シリンダー１５２は、例えば油圧シリンダーである。

また、図４（ａ）に示す通り、焼入れユニット１１０のユニット容器１１１の内側面と上部円筒容器１１３との間には、焼入れユニット１１０内に焼入れ油の供給及び排出を行う第１の供給排出管１１７が設けられている。第１の供給排出管１１７は、ユニット容器１１１の底面を貫通し、下部円筒容器１１４の側面を貫通するようにして設けられている。また、焼入れユニット１１０の下部円筒容器１１４の側面には、焼入れユニット１１０の２つの下部円筒容器１１４を連結する連結管１１８が設けられている。

図３に示す通り、ユニット収容棚１３０は、複数の焼入れユニット１１０を収容することが可能な多段構成となっている。なお、各焼入れユニット１１０にそれぞれ設けられる芯金１１６は、互いに異なる外径を有している。すなわち、焼入れユニット１１０は、焼入れ処理が予定された内径の異なる被処理体Ｗの種類の数だけ設けられている。

ユニット収容棚１３０には、１段目に収容される焼入れユニット１１０を支持する支持台１３１が設けられ、支持台１３１の上面には、焼入れユニット１１０の平板１１５の長手方向の両端部に沿って支持凸部１３２が形成されている。この支持凸部１３２は、１つの焼入れユニット１１０に対して２本形成され、焼入れユニット１１０の平板１１５は、これらの支持凸部１３２で支持されている。なお、図３には、後述するユニット搬送装置１４０を図示していない。

また、図１，図３に示す通り、ユニット収容棚１３０の後板１３３の上部には、後板１３３から前方に向かって突出するような支持梁１３４が設けられている。支持梁１３４は、焼入れユニット１１０の平板１１５の長手方向の両端部に沿って形成されている。この支持梁１３４は、１つの焼入れユニット１１０に対して２本形成され、焼入れユニット１１０の平板１１５は、これらの支持梁１３４で支持されている。また、ユニット収容棚１３０は、１段で５個の焼入れユニット１１０を収容できる幅を有している。

また、図１に示す通り、ユニット収容棚１３０の後方には、ユニット交換台車１３５が移動することが可能なスペースを有している。ユニット収容棚１３０の後板１３３は、ユニット収容棚１３０の後方からユニット収容棚１３０の１段目に収容された焼入れユニット１１０をユニット交換台車１３５により搬出入することが可能な形状を有している。これにより、浸炭処理設備１が稼働中であっても、処理ラインを止めることなく、焼入れユニット１１０のメンテナンスや新しい焼入れユニット１１０との交換をすることができる。

図１に示す通り、ユニット搬送装置（焼入れユニット移動手段）１４０は、ユニット搬送路１４１とユニット搬送台車１４２を備えている。ユニット搬送台車１４２は、ユニット搬送路１４１に沿って移動可能に構成されており、ユニット搬送台車１４２は、焼入れユニット１１０の平板１１５を支持するフォーク部１４３を有している。フォーク部１４３は、昇降可能に構成され、また、下部円筒容器１１４の外側面と、２本の支持梁１３４との間に挿し込むことができるように伸縮可能に構成されている。また、ユニット搬送台車１４２は、搬送する焼入れユニット１１０を収容する空間を有している。

図３に示す通り、焼入れステーション１５０及び予熱ステーション１５１には、焼入れユニット１１０を載置する載置台１５３が設けられている。焼入れステーション１５０及び予熱ステーション１５１に搬送される焼入れユニット１１０は、載置台１５３上面と平板１１５の下面が当接することにより、焼入れステーション１５０及び予熱ステーション１５１に収容される。

図２、図３、図４に示す通り、焼入れステーション１５０の上部には、焼入れ処理を行う際に、焼入れユニット１１０の上部開口部を覆うユニットカバー１６０が設けられている。ユニットカバー１６０は、下端面にフランジが形成された直方体の箱型形状のカバー容器１６１を有しており、カバー容器１６１の内側には、２つのカバー円筒容器１６２がカバー容器１６１の長手方向に沿って形成されている。

また、焼入れステーション１５０及び予熱ステーション１５１の上部には、ユニットカバー１６０を昇降させるカバー昇降シリンダー１５４が設けられ、カバー昇降シリンダー１５４は、ユニットカバー１６０の上端面に接続されている。カバー昇降シリンダー１５４でユニットカバー１６０を下降させることにより、ユニット容器１１１とカバー容器１６１に形成されたフランジ同士が密接する。これにより、被処理体Ｗの焼入れ処理を行う焼入れ室ＱＲが形成される（図４（ｂ））。また、カバー円筒容器１６２と上部円筒容器１１３との間には、Ｏリング等のシール部材（不図示）が設けられている。なお、図４には、カバー昇降シリンダー１５４を図示していない。

また、焼入れステーション１５０に設けられたユニットカバー１６０と同様のユニットカバー１６０は、予熱処理ステーションの上部にも設けられている。予熱ステーション１５１の焼入れユニット１１０をユニットカバー１６０で覆うことで予熱室ＰＨＲが形成される。なお、焼入れステーション１５０及び予熱ステーション１５１にそれぞれ設けられたカバー昇降シリンダー１５４と芯金昇降シリンダー１５２は、それぞれ独立して動作可能なように構成されている。

図４（ａ）に示す通り、カバー容器１６１の内側面とカバー円筒容器１６２との間には、ユニットカバー１６０内に焼入れ油の供給及び排出を行う第２の供給排出管１６３が設けられている。第２の供給排出管１６３は、カバー容器１６１の上面を貫通するように設けられている。前述の第１の供給排出管１１７と第２の供給排出管１６３は、ユニットカバー１６０で焼入れユニット１１０を覆った際に連結部１６４において連結可能な構成となっている。

また、図４（ａ）に示す通り、カバー円筒容器１６２の上面周縁部には、焼入れ空間ＱＳに充填された焼入れ油が排出される排出管１６５が設けられている。この排出管１６５と第２の供給排出管１６３は、焼入れ油タンク１８０（図１）に接続されており、焼入れ処理（予熱ステーション１５１においては予熱処理）に使用される焼入れ油を循環できる構造となっている。焼入れ油タンク１８０は、温度調節機構（不図示）を有しており、供給される焼入れ油は、一定温度となるように温度調節されている。なお、供給される焼入れ油の温度は、例えば５０℃程度である。

また、図４（ｆ）に示す通り、焼入れ装置には、焼入れユニット１１０とユニットカバー１６０との間に水平移動可能なオイルパン１８１が設けられている。オイルパン１８１は、例えば空圧シリンダー１８２等に接続される。また、オイルパン１８１は、昇降可能な構成も有している。なお、図４（ｆ）以外の図面には、オイルパン１８１を図示していない。

次に、以上のように構成された浸炭処理設備１の浸炭焼入れ処理方法について説明する。

図１に示す通り、まず、材料供給部１０から被処理体Ｗが供給される。その後、供給された被処理体Ｗは、１つずつ測定部２０を通り、測定部２０に設けられた測定装置（不図示）により、内径、外径及び厚さが測定される。このとき、測定された被処理体Ｗの測定情報は、制御装置（不図示）を介してプラグ焼入れ装置１００に伝達される。

その後、測定部２０を通過した被処理体Ｗは、搬送路４の側方に設けられたプッシャー５に押し出され、浸炭炉３０の搬入台２に移動する。搬入台上に２つの被処理体Ｗが載せられたら、２つの被処理体Ｗは、浸炭炉内に搬入され、浸炭炉内において浸炭処理される。そして、２つの被処理体Ｗは、浸炭炉内から搬出され、搬出台３に到達する。

次に、搬出台上の被処理体Ｗは、多関節の搬送アーム８に把持され、焼入れステーション１５０にセットされた焼入れユニット１１０の上部円筒容器１１３内の所定位置に載置される（図４（ａ））。このとき焼入れステーション１５０にセットされている焼入れユニット１１０は、測定部２０において測定された被処理体Ｗの測定情報に基づいて準備されたものである。すなわち、被処理体Ｗの内径に対応する芯金１１６を備えた焼入れユニット１１０が準備されている。

その後、図３、図４（ｂ）に示す通り、カバー昇降シリンダー１５４によりユニットカバー１６０が下降し、焼入れユニット１１０の上面とユニットカバー１６０の下面が密接する。これにより、焼入れ室ＱＲ（予熱ステーション１５１においては予熱室ＰＨＲ）が形成される。このとき、焼入れユニット１１０に設けられた第１の供給排出管１１７とユニットカバー１６０に設けられた第２の供給排出管１６３も連結される。続いて、芯金昇降シリンダー１５２により芯金１１６が上昇し、被処理体Ｗの内側に挿入され、被処理体Ｗの内径（内周部）を拘束する。

次に、図４（ｃ）に示す通り、焼入れ油タンク１８０（図１）から第２の供給排出管１６３に焼入れ油が供給され、第１の供給排出管１１７を介して下部円筒容器１１４に焼入れ油が注入される。その後、下部円筒容器１１４に充填された焼入れ油は、芯金１１６に形成された孔（不図示）を通じて、上部円筒容器１１３内に流れ込む。そして、図４（ｄ）に示す通り、カバー円筒容器１６２と、焼入れユニット１１０の上部円筒容器１１３が密接することにより形成された焼入れ空間ＱＳに焼入れ油が充填される。

焼入れ空間ＱＳに焼入れ油が充填された後も、第２の供給排出管１６３から焼入れ油が供給され続け、それと同時にカバー円筒容器１６２の上面に設けられた排出管１６５から焼入れ空間ＱＳの焼入れ油が排出される。このように、新しい焼入れ油を次々に供給すると共に、被処理体Ｗを油冷したことで加熱された油を排出することによって被処理体Ｗの焼入れ処理が行われる。これを所定の時間行い、焼入れ処理は終了する。

また、排出管１６５から排出された焼入れ油は、焼入れ油タンク１８０に戻される。この焼入れ油は、焼入れ油タンク１８０において例えば５０℃程度に温度調節された後、再び第２の供給排出管１６３から供給される。

焼入れ処理終了後、焼入れ油タンク１８０からの焼入れ油の供給が停止する。その後、図４（ｅ）に示す通り、ポンプ（不図示）が作動し、第１の供給排出管１１７を介して第２の供給排出管１６３から焼入れ油が排出される。

続いて、図４（ｆ）に示す通り、カバー昇降シリンダー１５４（図２）によりユニットカバー１６０が上昇する。このとき、ユニットカバー１６０と焼入れユニット１１０との間に、オイルパン１８１が挿し込まれる。この状態のまま、ユニットカバー１６０とオイルパン１８１が上昇し、次に焼入れ処理を行うまで焼入れステーション１５０の上方で待機する。このようなオイルパン１８１を設けることにより、カバー円筒容器１６２の内面から垂れ落ちる焼入れ油や、第１の供給排出管１１７と第２の供給排出管１６３の連結部１６４から垂れ落ちる焼入れ油を、焼入れ部および焼入れユニット１１０の周囲に飛散させないようにすることができる。

その後、芯金昇降シリンダー１５２が下降し、被処理体Ｗから芯金１１６が抜き降ろされる。このとき、被処理体Ｗの内径を拘束している芯金１１６と、焼入れ処理された被処理体Ｗとは、浸炭処理後の高温（例えば９００℃）の被処理体Ｗを油冷したことにより、焼嵌め状態にある。このため、焼入れ処理する被処理体Ｗの内径に応じて最適な芯金１１６を使用しないと、焼入れ処理終了後に芯金１１６を抜くことができず、浸炭処理ラインを止めなければならない恐れがある。

しかしながら、本発明の実施の形態では、測定部２０で被処理体Ｗの寸法を測定、また浸炭処理を終えた被処理体Ｗを搬送する際に、搬送アーム８で被処理体Ｗを把持することにより被処理体Ｗの寸法を測定している。焼入れユニット１１０は、測定部２０で測定された寸法情報に基づいてそれに対応する芯金１１６を備えたものが準備されるが、このとき搬送アーム８で測定した外径や内径などの寸法が測定部２０で測定された外径や内径と大きく異なるような場合には、焼入れユニット１１０に搬送されずに回収される。これにより、焼入れステーション１５０に搬送される被処理体Ｗに対し、常に最適な芯金１１６を備えた焼入れユニット１１０で焼入れ処理をすることができる。その結果、焼入れ処理後に芯金１１６を抜くことができずに浸炭処理ラインが停止するという事態を避けることができ、生産性を向上させることができる。

次に、芯金１１６が抜かれた被処理体Ｗは、図１に示す通り、搬送路６に載せられ、例えば洗浄機まで搬送される。洗浄機で焼入れ油が除去された後、焼き戻し炉に搬送され焼き戻し処理が行われる。その後、焼き戻し炉から炉外に被処理体Ｗは搬出される。

以上のようにして、被処理体Ｗの一連の浸炭焼入れ処理は終了する。内径、種類が同じ被処理体Ｗを連続して焼入れ処理する際には、上記工程を繰り返し行えば良い。ここで、次に処理する被処理体Ｗ２の内径が直前に処理された被処理体Ｗ１の内径と異なる場合のプラグ焼入れ装置１００の動作について説明する。

測定部２０で測定された被処理体Ｗ２の内径が、被処理体Ｗ１の内径と異なる場合には、被処理体Ｗ２の内径に対して最適な芯金１１６を備える被処理体Ｗ２用の焼入れユニット１２０が予熱ステーション１５１にセットされる。そして、図５に示す通り、予熱ステーション１５１のユニットカバー１６０が下降し、このユニットカバー１６０と焼入れユニット１２０により予熱室ＰＨＲが形成される。

この予熱室ＰＨＲ内では、前述の焼入れ処理で説明したような焼入れ油の循環が行われる。これにより、ユニット収容棚１３０において、常温状態にあった焼入れユニット１２０を焼入れ処理に適した温度（例えば５０℃）まで加熱する。その結果、後に行われる焼入れ処理において、常温状態にある焼入れユニット１２０により、焼入れ処理に適した温度で供給された焼入れ油が冷却されることがなくなる。すなわち、焼入れ処理開始当初から、焼入れ処理に適した温度の焼入れ油で被処理体Ｗ２を油冷することができ、製品間でバラつきのない均一な焼入れ処理を行うことができる。

次に、被処理体Ｗ１の焼入れ処理終了後、図６に示す通り、ユニット搬送台車１４２により、被処理体Ｗ１用の焼入れユニット１１９が焼入れステーション１５０から搬出される。その後、図７に示す通り、焼入れユニット１１９は、ユニット収容棚１３０に収容される。

続いて、図８に示す通り、予熱ステーション１５１の被処理体Ｗ２用の焼入れユニット１２０が焼入れステーション１５０に搬送される。そして、焼入れユニット１２０は、焼入れステーション１５０において、被処理体Ｗ２が搬送されるまで待機する。また、このとき、被処理体Ｗ２とは内径の異なる次の被処理体Ｗ３の焼入れ処理に備えて、図９に示す通り、被処理体Ｗ３用の焼入れユニット１２１が予熱ステーション１５１に搬送される。

以上の通り、本発明の実施の形態によれば、環状の被処理体を収容する複数の焼入れユニットを設け、被処理体の内径に対応する芯金を設けた複数の焼入れユニットを互いに独立して焼入れステーション（焼入れ部）に移動させることにより、焼入れステーションにおける芯金の交換時間を短縮することができる。これにより、内径の異なる被処理体を連続して処理する場合であっても、生産性を落とすことなく、焼入れ処理を行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態の説明では、焼入れユニット内に被処理体を２つ配置して被処理体を２つずつ焼入れ処理することとしたが、同時に焼入れ処理する被処理体の数は、これに限定されることはなく、１つであっても良いし、更に多くの被処理体を同時に焼入れ処理しても良い。この場合、当然のことながら、焼入れユニット内の形状は適宜変更される。また、焼入れステーションと予熱ステーションの数も生産量や装置周辺のスペース等に応じて適宜変更される。また、ユニット収容棚の多段構成や収容数、収容態様についても、焼入れ処理される被処理体の種類等により適宜変更される。すなわち、芯金が設けられた複数の焼入れユニットを設け、複数の焼入れユニットが互いに独立して焼入れ部に移動できる構成であれば、本発明の技術的範囲に属する。

また、予熱ステーション１５１においては、被処理体Ｗの焼入れ処理による油の蒸発や飛散が発生しないので、ユニットカバー１６０を設けなくても良い。すなわち、焼入れユニット１１０の上部を開口したまま、予熱処理しても良い。このとき予熱用の油の給油と排油は、図４に示すユニットカバー１６０がない以外は焼入れステーション１５０と同様、第１の供給排出管１１７と第２の供給排出管１６３を連結部１６４で接続した状態で実施する。油の供給・排出が終了したら、連結部１６４の部分で第１の供給排出管１１７と第２の供給排出管１６３の接続を解除する。その後、第２の供給排出管１６３の連結部１６４の下部にオイルパン１８１を横から挿入し、油滴の落下に対処する。

また、上記実施形態の説明では、焼入れユニットを焼入れ処理が予定された内径の異なる被処理体の種類の数だけ設けることとしたが、被処理体の種類の数より多く焼入れユニットを設けても良い。すなわち、内径の異なる被処理体を複数焼入れ処理する場合には、各被処理体の内径の種類に対応した焼入れユニットが少なくとも１つあれば、上記実施形態の説明で示した作用効果を享受できる。

また、上記実施の形態では、プラグ焼入れ装置が浸炭焼入れ設備に用いられることとしたが、これに限定されるものではない。

本発明は、異なる内径を有する複数の環状の被処理体を焼入れ処理するプラグ焼入れ装置に適用することができる。

１ 浸炭処理設備
１０ 材料供給部
２０ 測定部
３０ 浸炭炉
１００ プラグ焼入れ装置
１１０ 焼入れユニット
１１１ ユニット容器
１１２ 円筒容器
１１３ 上部円筒容器
１１４ 下部円筒容器
１１５ 平板
１１６ 芯金
１１７ 第１の供給排出管
１１８ 連結管
１１９ 被処理体Ｗ１用焼入れユニット
１２０ 被処理体Ｗ２用焼入れユニット
１２１ 被処理体Ｗ３用焼入れユニット
１３０ ユニット収容棚（ストック部）
１３１ ユニット支持台
１３２ 支持凸部
１３３ ユニット収容棚の後板
１３４ ユニット支持梁
１３５ ユニット交換台車
１４０ ユニット搬送装置（焼入れユニット移動手段）
１４１ ユニット搬送路
１４２ ユニット搬送台車
１４３ フォーク部
１５０ 焼入れステーション（焼入れ部）
１５１ 予熱ステーション（予熱部）
１５２ 芯金昇降シリンダー
１５３ ユニット載置台
１５４ カバー昇降シリンダー
１６０ ユニットカバー
１６１ カバー容器
１６２ カバー円筒容器
１６３ 第２の供給排出管
１６４ 連結部
１６５ 排出管
１８０ 焼入れ油タンク
１８１ オイルパン
１８２ 油圧シリンダー
Ｗ 環状の被処理体
ＱＲ 焼入れ室
ＰＨＲ 予熱室
ＱＳ 焼入れ空間
ＯＩＬ 焼入れ油

Claims (17)

1. 環状の被処理体の内径を芯金で拘束した状態で焼入れ処理するプラグ焼入れ装置であって、
   前記被処理体が収容される複数の焼入れユニットと、
   前記焼入れユニットに収容される前記被処理体を焼入れ処理する焼入れ部と、
   各焼入れユニットを前記焼入れ部に移動させる機能を有する焼入れユニット移動手段とを備え、
   各焼入れユニットには、前記被処理体の内側に挿入される芯金が設けられていることを特徴とするプラグ焼入れ装置。
2. 各焼入れユニットを収容するストック部を備え、前記焼入れユニット移動手段が、各焼入れユニットを前記ストック部から前記焼入れ部に移動させる機能を有することを特徴とする請求項１に記載のプラグ焼入れ装置。
3. 各焼入れユニットを予熱する予熱部を備え、前記焼入れユニット移動手段が、さらに各焼入れユニットを前記予熱部に移動させる機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラグ焼入れ装置。
4. 各焼入れユニットを収容するストック部と、各焼入れユニットを予熱する予熱部とを備え、前記焼入れユニット移動手段が、各焼入れユニットを前記ストック部から前記予熱部に移動させる機能と、前記予熱部から前記焼入れ部に移動させる機能とを有することを特徴とする請求項１に記載のプラグ焼入れ装置。
5. 各焼入れユニットに設けられた芯金は、他の焼入れユニットの芯金が対応可能な被処理体とは異なる被処理体の寸法に対応した形状を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラグ焼入れ装置。
6. 前記焼入れユニットは、開口部を有し、前記焼入れ部に前記開口部を覆うユニットカバーが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラグ焼入れ装置。
7. 各焼入れユニットを収容するストック部と、各焼入れユニットを予熱する予熱部とを備え、前記焼入れユニット移動手段は、各焼入れユニットに搬送される前記被処理体の寸法に応じ、前記ストック部に収容された前記複数の焼入れユニットから、前記被処理体の寸法に対応した形状の芯金が設けられた焼入れユニットを選択し、前記予熱部又は前記焼入れ部に移動させる機能を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラグ焼入れ装置。
8. 前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する搬送装置を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラグ焼入れ装置。
9. 前記搬送装置は、前記被処理体を搬送する際に前記被処理体の寸法を測定可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載のプラグ焼入れ装置。
10. 前記搬送装置は、浸炭炉により浸炭処理された前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送することを特徴とする請求項８又は９に記載のプラグ焼入れ装置。
11. 環状の被処理体を焼入れ処理するプラグ焼入れ方法であって、
    複数の焼入れユニットから焼入れユニットを選択し、該焼入れユニットに収容される被処理体を焼入れ処理する焼入れ部に移動させ、前記被処理体を該焼入れユニットに収容した後、該焼入れユニットに設けられた芯金で前記被処理体を固定して、該焼入れユニット内で前記被処理体を焼入れ処理することを特徴とするプラグ焼入れ方法。
12. 各焼入れユニットを、該焼入れユニットが収容されるストック部から前記焼入れ部に移動させることを特徴とする請求項１１に記載のプラグ焼入れ方法。
13. 各焼入れユニットを前記焼入れ部に移動させる前に、各焼入れユニットを、該焼入れユニットを予熱する予熱部に移動させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプラグ焼入れ方法。
14. 前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する際に、前記被処理体の寸法を測定し、その寸法情報に基づいて前記被処理体を前記焼入れユニットに収容するか否か判断することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載のプラグ焼入れ方法。
15. 前記被処理体を前記焼入れユニットに搬送する際に、前記被処理体の寸法情報に基づいて、前記複数の焼入れユニットから、前記被処理体の寸法に対応した芯金が設けられた焼入れユニットを選択し、該焼入れユニットに前記被処理体を収容することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のプラグ焼入れ方法。
16. 前記焼入れユニットに開口部が形成され、前記焼入れユニットと、前記焼入れ部に設けられ、前記開口部を覆うユニットカバーとにより焼入れ室を形成することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載のプラグ焼入れ方法。
17. 請求項１〜１０のいずれかに記載のプラグ焼入れ装置を用いて、前記被処理体を焼入れ処理することを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載のプラグ焼入れ方法。

Images